defect_dataset — OPTICS `imaging_sim` op

• データ種: なし → table(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)

• 呼び出し: import lensimage; lensimage.defect_dataset(n=8, system=None, size=(256, 256), kinds=('scratch', 'pits', 'crack', 'blob'), pixel_pitch_um=5.5, noise=True, seed=0, out_dir=None, zones=3, field_of_view=None, texture='orange_peel', max_defects=2) (または opsoptics.get("defect_dataset"))

使い方

Synthetic defect images through a designed lens, with aligned masks (`table`).

Each of the *n* records draws 1–*max_defects* defects of the listed *kinds*

(`defectgen` scratch / pits / crack / blob with parameters sampled from

*seed*) on a `surface_texture` background of *size*, renders the composite

with :func:render_through_lens (*system* defaults to the cemented doublet

of :func:raytrace.example_system; *noise* as there, default sensor

noise on), and pushes **each defect's mask through the same distortion

remap only** (nearest-neighbour, no blur) so the annotation sits where the

blurred defect actually landed. A record is

``{"image", "mask", "defects": [{"kind", "params", "bbox" [x, y, w, h],

"area"}], "lens": {"efl", "fno", "rms_spot_center", "rms_spot_corner",

"max_distortion_pct"}, "seed"}`` with arrays, or with file paths when

*out_dir* is given (`img_0000.png / mask_0000.png` written with

`imgio.save plus a COCO-like annotations.json`: images, annotations

with bbox/area/params, categories). Deterministic for *seed*; a defect

that lands entirely outside the sensor after distortion is dropped from

the annotations rather than reported with an empty box.

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):

• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。

• **文字列は ValueError** — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。

• **complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError**。

• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。

• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。**それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError** —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。

• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。

• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

• optics_imaging ファミリガイド

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

• mv_cables — ケーブル（規格・速度・給電・ロボットケーブル）

• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）

• mv_frame_grabbers — フレームグラバーボード（光学系ではないが、撮れるかを決める）

• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）

• mv_standards — カメラインターフェースの規格と団体

• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型

参考(サンプルデータ・文献)

• サンプルデータカタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。

• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。

• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• lens_defect_dataset_demo — py -3.11 examples/lens_defect_dataset_demo.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

abcd_matrix · wavefront_stats · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd · spot_diagram

同カテゴリ(`imaging_sim`)

psf_from_opd · distortion_map · render_through_lens · calibration_views

*Provenance: lensimage.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*

defect_dataset — OPTICS imaging_sim op

使い方